可拉伸材料
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可拉伸材料的視頻教程
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[abaqus]不可壓縮、不可拉伸屬性分享Nonstretchable、noncompressib
主要介紹abaqus中不可壓縮屬性以及不可拉伸屬性的應用。 工程應用： 桁架單元 + 不可壓縮屬性 = 繩索的力學性質
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準靜態拉伸模擬及提取期刊論文曲線參數方法、層狀復合材料拉伸模擬
后序有時間會制作，層狀復合材料的拉伸與裂紋分層斷裂擴展過程 附件模型是當晚臨時做的，供大家學習（2021.8.14）。 另外，發現在學校的時候用的一個小軟件也能在平時工作用到，小巧且好用，推薦給各位學習。用來作為一門補充課程。
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可拉伸材料的實例教程
彈性體和凝膠等可拉伸材料常被用于可拉伸電子設備、軟體機器人、藥物輸送和組織再生等領域。而這些領域通常需要材料具有高韌性和低滯后性。高韌性可以消耗較多的能量來抵抗裂縫生長，低滯后性可以在拉伸和恢復過程中耗散較少的能量。然而，因為韌性和滯后是由不同的能量耗散機制引起的，通常具有相關性，難以同時滿足這兩個要求。
高度拉伸的單一聚合物網絡彈性體或水凝膠具有低滯后性和低韌性。可以通過引入犧牲鍵、纖維或多重聚合物網絡的方法來提升單一聚合物網絡的韌性。這些方法可以有效平衡韌性和滯后的關系。在含有犧牲鍵的材料中，無論是否可修復，當負載的大小超過某一閾值時，裂縫也會隨著拉伸循環不斷地生長，產生所謂的疲勞斷裂，使拉伸時的應力-應變行為復雜化，不利于在機器人、傳感器和致動器中的實際應用。
美國哈佛大學John A. Paulson工程與應用科學學院的鎖志剛教授課題組打破了韌性與滯后的相關性，提出了一種在不引入犧牲鍵的前提下，同時實現高韌性和低滯后性的策略——即采用具有強粘結力的低彈性模量基體和高彈性模量纖維組成復合材料。有趣的是，采用的基體和纖維都具有低滯后（5％）和低韌性（300 J/m2），而其復合材料卻體現低滯后和高韌性（10,000J/m2）。基體和纖維都易于發生疲勞斷裂，而復合材料具有高度抗疲勞性。相關工作以“Stretchable materials of high toughness and low hysteresis”為題，發表在《PNAS》上，第一作者王正錦博士。
研究者首先利用制備聚二甲基硅氧烷（PDMS）的復合材料來實現這一策略。材料前驅體分為基體（A）和固化劑（B），定義重量比為A/B = 10/1為“硬PDMS”，并將固化劑含量更小的樣品稱為“軟PDMS”。
展開 近日，南方科技大學材料系郭傳飛副教授和美國休斯敦大學物理系任志鋒教授（共同通訊作者）在《先進功能材料》在線刊登了題為“Flexible Electronics: Stretchable Electrodes and Their Future”的綜述。南方科技大學前沿與交叉科學研究院黃思雅副研究員和休斯頓大學劉嫄博士為本文第一作者。文章從結構設計的角度介紹了基于剪紙藝術設計策略的新型可拉伸透明電極材料的最新研究進展及應用，涵蓋了電子皮膚、植入式可降解電子材料以及仿生軟體機器人等領域。
柔性電子學作為一種新興的具有廣闊應用前景的研究科學，將研制可在高應力狀態下工作的高性能柔性電子材料帶入了人們的視野。透明電極被廣泛應用于各類電子產品中。最常見的透明電極材料是摻雜的氧化物半導體薄膜（如氧化銦錫，ITO），其良好的光學透光率和導電性使其在光電子顯示領域占據了數十年的主導地位。然而，傳統的ITO薄膜無法滿足未來可穿戴柔性電子產品對力學柔性要求。應用于彈性體襯底上的透明柔性電極（FTEs）在使用過程中需要承受彎曲、折疊、扭曲，甚至拉伸等大應變形變模式，對材料的力學性能提出了更高的要求。
近年來，可拉伸電極的研究發展推動了可穿戴電子產品、電子皮膚、可植入醫療電子設備、軟體機器人、以及新型柔性人機界面等領域的興起。這些具有良好力學柔性和生物相容性的電子產品在人體健康監測和生物醫療領域中發揮著越來越重要的作用，并將極大改善現有的醫療健康體系并徹底改變人類與電子產品之間的關系。研究人員研制報道的各類仿生軟體機器人具有類似皮膚的柔性傳感功能和類似肌肉組織的軟體驅動器，可通過柔性人機界面與人類和周圍環境進行友好的實時互動，從而實現完整的“人-機”互動反饋體系（圖1）。
展開 幾十年來，市售的導電聚電解質PEDOT：PSS （聚（3，4-乙烯二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸））一直被用于靜電涂層、有機電極、太陽能電池和發光二極管等科學研究中，并被應用于柔性裝置以及可拉伸器件中，例如可穿戴和可植入設備等，將柔軟和可拉伸的生物組織（例如皮膚）和大面積的設備（例如有機顯示器和光伏OPV電池）集成。
近期，美國加利福尼亞大學圣地亞哥分校的Darren J. Lipomi課題組在國際權威學術期刊《先進材料》上發表了《基于PEDOT和PEDOT：PSS可拉伸導電聚合物和復合材料》的進展報道。
可拉伸導電PEDOT在能源，電子和生物學中的應用
使用PEDOT：PSS作為透明電極可實現OPV裝置的卷對卷印刷。已有綜述對PEDOT：PSS研發、增強其導電性的方法、其微觀結構的闡述以及新器件的開發進行了總結。該進度報告基于可拉伸導電材料在可穿戴和植入式電子產品中的應用前景與需求，總結了增強PEDOT或PEDOT：PSS拉伸性的方法。這些方法包括與增塑劑或聚合物混合、凝膠化以及使用可拉伸的聚合物基質，不但可增強PEDOT和PEDOT：PSS 的可拉伸性，也可用于設計新型具有高導電性和機械順應性的有機電子器件。
然而，目前還沒有技術可以在不使用小分子添加劑的情況下獲得高導電性和可拉伸的PEDOT。基于非水凝膠的PEDOT則需要具有更大的彈性范圍才能實現真正的可逆拉伸性。在研究新型可拉伸材料的機械和電子性能時，應考慮濕度、溫度、拉伸速率和形態的影響。同時，在與生物系統直接接觸的應用中，應測試毒性、生物相容性、生物降解性以及體內穩定性。預計新型可伸展導體的開發將帶來神經科學的發現，提供新的可穿戴和植入式生物傳感裝置，并將提供可加工和可運輸的能源替代品。
展開 來源 | Composites Science and Technology
01
背景介紹
從電子封裝中的導熱材料到智能控制設備中的傳感器，功能性聚合物復合材料有著廣泛的應用。優異的導熱性能通常需要較高的填充量(>50%)，這會使復合凝膠的拉伸性和順應性惡化。良好的柔韌性使復合凝膠能夠更好地貼合非均質組分的不規則表面，從而降低熱阻。然而，更好的柔韌性往往意味著聚合物內部的分子鏈具有更強的流動性，當受到外力作用時，它們更容易發生永久性變形，不可避免地導致析出、分層、開裂和空隙形成。例如，針對可拉伸和柔軟材料，提出了降低纏結密度和引入懸垂鏈等策略，但以犧牲彈性為代價。因此，將優異的拉伸性能和回彈性能整合到軟導熱復合凝膠中，對于保證復合凝膠的性能和可靠性至關重要，也是一項具有挑戰性的任務。
02
成果掠影
近期，中國科學院深圳先進技術研究院任琳琳副研究員開發了一種具有優異的彈性、韌性和可拉伸性的導熱界面材料。該團隊制備了柔軟(0.13 MPa)，可拉伸(172%)和彈性(>70%)的復合凝膠，并具有超高填充量。這些理想性能的獨特組合主要是通過控制聚合物網絡中彈性組分(即交聯)和粘性組分(即自由大分子)的比例和延遲填料網絡的結構來實現的。復合凝膠的高拉伸性主要是由松散纏結和剛聯的協同作用決定的，其中松散纏結將施加的力轉移到較大的區域，而剛聯則阻止纏結的解纏。高彈性狀態下的填充網絡決定了其回彈性，既調和了聚合物網絡的能量耗散，又拓寬了變形范圍，實現了高回彈性。此外，鋁填料的超高負載(90 wt%)使復合凝膠具有高導熱系數(4.04 W/mk)。
展開 可拉伸電子能夠可逆地拉伸和釋放是自本世紀以來開發的一項重要且及其具有前景的電子技術。由于其具有優越的機械性能，可拉伸電子在可穿戴技術，醫療器械，智能皮膚以及人機交互等眾多傳統與新興領域具有巨大的技術優勢以及廣泛的應用需求。
通常，這些可拉伸電子不僅僅包括由各種可拉伸傳感器，還包括至關重要的集成電路以實現復雜的電路連接，接口和數據處理等等功能。制成可拉伸電子及集成電路的關鍵在于實現可拉伸電子材料，尤其是具有高載流子遷移率的可拉伸半導體材料。但實現這種材料以及基于其制成集成電子電路一直是材料和可拉伸電子領域長期存在的技術難題。
目前廣泛存在的電子材料，尤其半導體材料，從有機到無機，往往是脆性不可拉伸的，難以直接應用于可拉伸電子器件。目前主流解決方案是將不可拉伸的材料設計成特殊結構，例如褶皺、蛇形、彈簧、“孤島互連”等等，以此在拉伸、扭曲、彎曲時承受機械變形，消除機械應力而免遭破壞。但是這些方法也有工藝復雜、結構可靠性差、制作成本高的缺點，難以大規模應用于柔性可拉伸電子器件。
美國休斯敦大學(University of Houston)的余存江(Cunjiang Yu)教授課題組在該領域取得了突破性進展，2017年首次在Science子刊 Science Advances報道了橡膠半導體復合材料。這種橡膠半導體無需任何特殊的機械結構就能實現拉伸性能。他們開發了橡膠半導體、橡膠導體材料，并用這些材料制作成的全橡膠晶體管、各種傳感器以及機器人皮膚。然而，橡膠半導體的開發仍處于起步階段，它的載流子遷移率較低（場效應遷移率~1 cm2/v·s）。要用橡膠半導體真正實現可拉伸集成電路，必須有一種具有高載流子遷移率、器件性能均勻以及可大規模制造的可拉伸半導體。
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可拉伸材料的最新內容
原始文獻：《Mechanical modelling of indentation-induced densification in amorphous silica》
該文章為了模擬非晶態二氧化硅的壓縮力學性能，把拉伸與壓縮分開處理：拉伸側采用熟悉的 von Mises 屈服，壓縮側則切換到 cap 屈服面。這樣的設計，正好對應了非晶二氧化硅在壓痕加載下“既會發生剪切塑性，又會發生永久致密化
Abaqus纖維復合材料螺栓連接件拉伸模型
顯示動力學
內插0厚度cohesive以模擬層間分層
復合材料采用VUMAT子程序，內附有cae，inp，puck子程序，操作視頻，ODB等文件
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微型化以及透明和可拉伸的材料，將使PCB能夠以多種有趣的方式與電子產品設計相輔相成。隨著電氣化推動汽車和航空航天領域的創新，PCB將在確定清潔能源如何為通信和導航等系統提供動力方面發揮重要作用。
當您為電氣敏感應用或安全關鍵應用進行設計時，了解材料接觸到火焰時的表現至關重要。UL 94 阻燃等級是評估聚合物和泡棉阻燃性能的公認基準，但瀏覽各種測試、分類和認證數據可能并非易事。
什么是UL94？
UL 94 是由美國安全檢測實驗室Underwriters Laboratories (UL) 制定的阻燃等級標準，用于對塑料和聚合物材料的阻燃性進行分類
當下，消費者對電子產品的追求已超越單純的功能性，轉向更極致的審美體驗與更可靠的使用品質。超薄筆記本、平板電腦、智能手機等設備不僅需要輕薄便攜，更要堅固耐用。
圖1 消費電子產品
聚碳酸酯（PC）及其復合材料因其優異的綜合性能，已成為高端電子產品外殼的首選材料。然而，該復合材料在服役時極易受到較強的沖擊載荷，因此，掌握纖維增強 PC 復合材料在寬應變率范圍內的力學行為特征和失效機理顯得尤為重要
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Abaqus纖維復合材料層合板拉伸仿真模型!
模擬過程采用連續殼
內附cae，inp文件及ODB文件，操作教學視頻
<p>如下圖所示，這是筆者自己做的彈塑性拉伸變形模型，采用ls-prepost建模，ls-dyna做求解器。</p><p><br></p><p>試樣尺寸為ASTM D638標準 type I樣條</p><p><br></p><p><strong><u>付費解鎖后提供：</u></strong></p><p><strong><u>1、拉伸模型k文件下載</u></strong></p><p><br><
